紧邻地铁隧道及车站的深基坑设计与施工实例

张训玉

摘 要：以北京市通州区运河核心区某项目为实例，探讨紧邻地铁隧道及车站深基坑设计的技术难点和施工过程的关键控制点。项目基坑深度12.1～22.1 m，基坑周边环境复杂，基坑东侧临近地铁北京6号线新华大街站与其区间隧道，距离地铁车站附属结构最近距离为6 m，距离6号线隧道最近距离为16.619 m，由于地铁对位移要求较高，须保证基坑支护与止水不对地铁造成扰动，因此应加强基坑支护变形控制，确保地铁能够安全运营。综合考虑地层岩性及周边环境情况，基坑支护采用挡土墙（土钉墙）+桩锚支护方案，地下水控制采用三重管高压旋喷帷幕止水与搅喷桩止水帷幕结合坑内疏干井的止水方案。项目实施过程中对周边建筑物及基坑进行了全过程监测，监测结果表明，在此类复杂环境下采用桩锚支护+三重管高压旋喷帷幕止水与搅喷桩止水帷幕+坑内疏干井的方案是安全且经济合理的。施工工艺及施工工序合理，保证了基坑开挖过程中已有地铁的安全。

关键词：紧邻地铁;深基坑;桩锚支护;止水帷幕

Abstract： Taking a project in the core area of the canal in Tongzhou District， Beijing as an example， the technical difficulties and critical control points in the design of deep foundation pit adjacent to subway tunnels and stations are discussed. At 12.1 m to 22.1 m， this foundation pit is located in a complex surrounding environment. The east side of the project is near Xinhua Street Station of the No 6. Subway Line， with the shortest distance to the station structures at only 6.00 m， and to the subway tunnel at 16.619 m. To ensure safe operation and meet the requirements of deformation of the subway， deformation control of the deep foundation pit construction is the key points of the whole project. Considering the lithology of the stratum and the surrounding environment， retaining wall （soil nailing wall） + pile anchor support scheme is adopted for foundation pit support， and the water stopping scheme of triple-pipe high-pressure jet curtain and agitating jet pile water stopping curtain combined with the drainage well in the pit is adopted for groundwater control. During the implementation of the project， full process monitoring was carried out on the surrounding buildings and the foundation pits. The monitoring results show that it is safe， economical and reasonable to adopt pile anchor support + triple-pipe high-pressure rotary jet curtain water stop and agitator jet pile water stop curtain + pit drainage well in such a complex environment. The construction technology and working procedure are reasonable， which ensure the safety of the existing subway in the process of foundation pit excavation.

Keywords： adjacent to the subway; deep foundation pit; the pile anchor supporting; check the water curtain

隨着社会经济发展，城市人口膨胀，土地资源越来越稀缺，尤其是在一二线等城市尤为突出。因此，人们会充分利用土地资源，向更深处探求地下使用空间，基坑越来越深，伴随而来周边环境也越来越复杂（欧竞泽，2019;候敬峰等，2019）。

项目位于通州运河核心区，南临新华大街，西临东关西路，东临东关大道。总用地面积51 673 m2;总建筑面积约343 100 m2 ;其中地上建筑面积231 500 m2，地下建筑面积约111 600 m2。项目包含Ⅷ-02、Ⅷ-04、Ⅷ-05、Ⅷ-07，地块及地块之间环隧道连体开挖，基坑深度12.1～22.1 m，深度跨度大，局部存在坑中坑。

该项目包含4个地块，项目是由办公楼、商业楼、公寓、纯地下车库组成，占地面积大，基坑周边环境复杂，工程重点包括：1）基坑东侧临近地铁6号线新华大街站与其区间隧道，Ⅷ-05地块基坑开挖面距离地铁车站附属结构最近距离为6 m，距离6号线隧道最近距离为16.619 m。由于地铁对位移要求较高，须保证基坑支护与止水不对地铁造成扰动，因此应加强基坑支护变形控制，确保地铁能够安全运营（陈赛亮，2020;高芬芬等，2021）。2）基坑南侧为新华街，地下管线复杂，且部分管线埋深较深，管线距离开挖面最小距离7.0 m，管线的最大埋深11.175 m，基坑支护与止水必须确保市政管线安全。3）基坑锚杆施工的标高与角度控制至关重要，避免锚杆施工对地铁结构与市政管线造成破坏，必须严格控制锚杆施工标高与角度。4）临地铁侧的土方开挖时，应减小每步开挖的深度与长度，待支护体系完成后，再进行后续土方开挖。5）对Ⅷ-04地块内有一古树的保护是本工程施工重点，既要保证古树边坡安全，又要保护土体，防止水土流失，保证古树水分养分供给。6）针对地铁必须有专项应急预案，确保基坑支护不影响地铁正常运营。

综合考虑周边环境情况和地层岩性，基坑支护采用挡土墙（土钉墙）+桩锚支护方案，地下水控制采用三重管高压旋喷帷幕止水与搅喷桩止水帷幕结合+坑内疏干井的止水方案。项目实施过程中对周边建筑物及基坑进行了全过程监测，监测结果表明，在此类复杂环境下采用桩锚支护+三重管高压旋喷帷幕止水与搅喷桩止水帷幕+坑内疏干井的方案是安全且经济合理的。

1 基坑岩土工程地质条件

（1）地形地貌

地形总体较为平坦，区域自然地面标高22～24 m。受场区局部基坑开挖影响，现状地形起伏较大，勘察期间实测钻孔孔口处标高13.30～25.56 m。场地北、东、南3面紧邻通州运河核心区南环环隧工程，根据调查了解，主隧道底板设计标高8.40 m（埋深16.30 m）左右。现场勘察期间，该隧道尚未施工。

（2）地质构造

场区位于北京迭断陷内，场地内及周边附近无全新世活动断裂通过。

（3）工程地质条件

地层自上而下为人工堆积层和第四纪沉积的黏土、粉土及砂土层。本基坑支护涉及地层如下：

1）人工堆积层

第①层：房渣土，杂色，稍湿—湿，稍密，含砖渣、灰渣，中—较软;局部夹①1层素填土，以黏质粉土—粉质黏土为主，褐黄色，稍密，湿—较湿。本层及夹层厚度3.3～6.5 m。

2）一般第四纪沉积层

第②层：粉质黏土—重粉质黏土，褐黄，很湿，可塑，含黏土粉质黏土夹层，含有氧化铁;局部夹②1层黏质粉土—砂质粉土层，褐黄色，很湿，可塑，含云母、氧化铁。本层及夹层厚4.8～5.4 m。

第③层：黏土—重粉质黏土，褐黄，很湿，可塑，含黏质粉土、砂质粉土薄层，含氧化铁;局部夹③1层黏质粉土—砂质粉土，褐黄色，密实，稍湿—湿，含粉质黏土薄层，含云母氧化铁;局部夹③2细砂，中密，饱和，含黏粉、砂粉薄层，含云母。本层及夹层厚4.5～5.5 m。

第④层：细砂—中砂，褐黄色，中密—密实，湿—饱和，含黏质粉土、砂质粉土薄层，含砾、云母。本层可见综合层厚5.2～5.3 m。

第⑤层：中砂—细砂，褐黄色，密实、饱和，含圆砾，夹粉质黏土薄层，含云母;局部夹⑤1层，黏土—重粉质黏土层、褐黄—灰黄色，很湿，可塑含氧化铁;夹⑤2层黏质粉土—砂质粉土层，褐黄色—灰黄色，密实，稍湿—湿，含云母、氧化铁;夹⑤3层粉质黏土，灰色，很湿，硬塑—可塑，含云母有机质。本层及夹层厚5.0～6.0 m。

第⑥层：细砂—中砂层，灰黄色—灰，密实，饱和，含云母、有机质;局部夹⑥1层重粉质黏土—粉质黏土层，灰—黄灰色，很湿，可塑，含有机质。本层及夹层厚7.0～7.38 m。

（4）水文地质条件

场地地表以下包含4层地下水：第一层地下水，水位埋深较浅，含水层为黏质粉土、砂质粉土层，地下水类型为上层滞水;第二层地下水，含水层为黏质粉土、砂质粉土，主要为上层滞水;第三层地下水，位于顶板标高约9～10 m的砂土层之中，地下水类型为潜水;第四层地下水，主要赋存于顶板标高约0～-3 m以下的砂土层之中，地下水类型为承压水。

（5）不良地质作用

根据本次勘察结果，本场地除地面沉降外，不存在其他影响场地整体稳定性的不良地质作用，属于较稳定场地，适宜本工程建设。

2 基坑支护及地下水控制方案

工程周边环境复杂，综合紧邻的地铁安全性以及地层情况，采用挡土墙+桩锚联合支护的形式，并采用三重管高压旋喷帷幕止水与搅喷桩止水帷幕+管井疏干降水的地下水控制方案。

2.1 邻近地铁部分基坑周边环境情况

（1）基坑东侧Ⅷ-02、Ⅷ-05地块及其之间的环遂部分临近既有地铁6号线二期新华大街站及隧道，Ⅷ-05地块基坑开挖面距离地铁车站附属结构最近距离为6 m，距离6号线隧道中心线最近距离为16.619 m，最远距离为29.209 m，Ⅷ-02地块距离6号线隧道中心线最近为20.976 m，最远距离为35.636 m，环遂开挖面距离6号线隧道中心线最近为29.209 m，最远距离为35.636 m。

（2）车站主体临近基坑段基础埋深22.915 m，2号、3号风道最深埋深16.875 m。隧道轨道顶面标高，Ⅷ-02地块2-2'剖面为3.905～3.431 m，环遂部位3-3'剖面为4.079～3.905 m，Ⅷ-05地块4-4'剖面为4.079 m（图1）。

2.2 邻近地铁部分基坑支护设计方案

环隧道基坑实际开挖深度为22.1 m，基坑上部3.0 m范围内采用挡土墙支护形式，墙高为3.0 m，墙厚为370 mm，墙顶部布置压顶梁，中间布置圈梁，梁高为200 mm，每隔3.2 m设置一根构造柱，梁、柱混凝土强度等级为C20，构造柱之间墙体采用强度等级为Mu10的机制页岩砖和M7.5水泥砂浆砌筑。基坑3.0 m以下采用桩锚支护结构，桩径为1000 mm，桩间距为1500 mm，桩长25.6 m，嵌固深度为6.5 m。护坡桩及冠梁的混凝土标号均为C30，共布设4道预应力锚杆：第一道锚杆长度为34.5 m，锚杆与水平面夹角为10°;第二道锚杆长度为35 m，锚杆与水平面夹角为10°;第三道锚杆长度为29.5 m，锚杆与水平面夹角为30°;第四道锚杆长度为26.5 m，锚杆与水平面夹角为30°，均为1桩1锚。为避免打穿隧道，三道、四道锚索大角度打入（图2）。

2.3 基坑止水方案

采用坑内降水疏干井、坑周边设置高压旋喷+搅拌桩与支护桩相互咬合形成的止水帷幕。

（1）止水帷幕：采用三重管高压旋喷帷幕止水与搅喷桩止水帷幕，旋喷帷幕桩桩径1000 mm，桩间距为1400 mm或1500 mm，水灰比0.5～0.6，水泥掺量不小于350 kg·m-1;攪喷帷幕桩桩径1200 mm，桩间距1600 mm，水灰比0.5～0.6，水泥掺量不小于350 kg·m-1。

（2）疏干井方案：井间距为25 m，井深23 m，井径600 mm，井管采用无砂混凝土管。井管下入后立即填入滤料，为防雨水泥砂或异物流入井中，井管高出地面300 mm（图3）。

（3）为防止地表水、地下水大量渗入基坑，造成基坑浸水，破坏边坡稳定，影响施工进度，必须采取地面截水、坑内排水相结合的措施。基坑内排水可在基坑底面四周结构以外肥槽内设置排水沟和集水井，排水沟按宽0.2 m，深200～300 mm设置，坡度为1%，距离坡体下脚0.2～0.3 m，集水井沿坑底边角设置，间距25 m，直径0.6 m，井底低于坑底1 m，下无砂井管和滤料，碎石压底。集水井内的积水要随时用泵排出，保证基坑底干燥。

3 施工情况及基坑监测结果对比

（1）支护桩施工阶段

为了保证围护桩垂直度与施工质量，根据核心区地段砂层较厚，长螺旋工艺无法保证钢筋笼插至孔底，优选带有自动调平装置旋挖钻机钻成孔工艺。咬合桩起到挡土止水作用，要严格控制其施工质量。

具体要求如下：垂直度偏差不大于1/100，桩位偏差不大于50 mm，并注意不向坑内偏差和倾斜;孔深允许偏差0～+300 mm，桩径允许偏差0～+30 mm。

（2）高压旋喷桩施工阶段

帷幕的施工质量直接影响到基坑支护体系的稳定性和周边地铁的安全（朱晓波，2020）。本工程为保证止水效果，采用三重管高压旋喷工艺。具体要求如下：桩位允许偏差50 mm，垂直度允许偏差1%。

采用理正岩土深基坑计算模块对该支护体系进行计算，基坑等级为一级，基坑外侧土压力计算方法为主动土压力法，4-4'剖面计算结果如图4。

4-4'剖面现场实际监测位移与计算位移对比如图5。

由计算数据和实际工程情况对比，桩身位移最大处出现在第三道锚杆之下，实际工程数值偏小，且与计算结果基本吻合。该工程采用的基坑支护方案合理可行，能够满足规范设计要求。

4 结论

护坡桩及止水帷幕施工质量的好坏直接影响到后续开挖的安全及主体结构的使用寿命，从开挖施工效果来看，本基坑护坡桩的施工质量较好，未出现大的工程质量问题，开挖后基本未发现露筋现象，止水效果也比较好。通过本工程的施工实践可见，采用合理的基坑支护方式，在施工过程中严格控制施工质量，采取合理的施工技术方案，的确能保证施工安全。本工程的成功实施也为国内尤其是北京邻近地铁隧道及车站的大型基坑的设计和施工提供借鉴和参考。

参考文献：

陈赛亮，2020. 紧邻多条运营地铁的深基坑变形控制研究[J]. 建筑施工，20（4）：36-38.

高芬芬，金雪莲，2021. 紧邻地铁线路不规则软土深基坑支护技术研究[J]. 土工基础，21（1）：20-23.

候敬峰，柳頌丹，周少华，2019. 通州某紧邻地铁结构深基坑支护关键技术[C]//中国建设科技集团股份有限公司、中国建筑学会工程总承包专业委员会、亚太建设科技信息研究院有限公司、《施工技术》杂志社.2019年全国土木工程施工技术交流会暨《施工技术》2019年理事会年会论文集：上册：4.

欧竞泽，管卫克，任小龙，等，2019. 紧邻既有地铁、隧道、周边建筑超深基坑设计与施工技术[C]// 中国建筑集团有限公司、中国建设科技集团股份有限公司、中国建筑学会工程建设学术委员会.第四届高层与超高层建筑论坛暨2019中国建筑学会工程建设学术委员会年会论文集：2.

朱晓波，2020. 紧邻地铁的深基坑施工时对地铁隧道变形的控制技术研究[J]. 建筑施工，20（4）：16-18.